Механізм вдиху і видиху.Вентиляція легень

Легені не мають власних м’язів і тому самі не можуть скорочуватися чи розтягуватися. Свій об’єм вони змінюють пасивно, слідом за змінами об’єму грудної порожнини. Дихальні рухи – вдих і видих відбуваються внаслідок ритмічного скорочення та розслаблення дихальних м’язів – міжреберних, діафрагми і м’язів передньої черевної стінки.Дихальні рухи регулюються дихальним центром, що розміщений в довгастому мозку. В ньому розрізняють дві частини – центр вдиху та центр видиху.

Приблизно кожні 4 сек в дихальному центрі виникають збудження, які у спинному мозку проводяться до міжреберних дихальних м’язів і діафрагми. Зовнішні міжреберні м’язи скорочуються і піднімають ребра. При скороченні діафрагми, її купол, випнутий у бік грудної порожнини, стає плоскішим і опускається донизу. Завдяки цьому об’єм грудної порожнини збільшується. В плевральній щілині тиск завжди трохи нижчий від атмосферного, тому при збільшенні об’єму грудної порожнини легені наче присмоктуються до стінок грудної клітки і розтягуються. Легені заповнюються повітрям – відбувається вдих. При цьому нервові імпульси від м’язів та легень ідуть до дихального центру і включають його видихову частину.

При збудженні центру видиху одночасно гальмується центр вдиху і дихальні м’язи (міжреберні і діафрагма) розслаблюються, ребра опускаються донизу, а органи черевної порожнини випинають діафрагму куполом догори. Внаслідок цього об’єм грудної порожнини зменшується і відбувається видих. Спокійний видих відбувається пасивно, без участі м’язів.

При глибокому вдиху відбувається одночасне скорочення міжреберних м’язів, діафрагми, а також деяких м’язів грудної клітки і плечового поясу, що піднімають ребра вище, ніж при спокійному вдихові. Глибокий видих зумовлюється, крім розслаблення зовнішніх міжреберних м’язів і діафрагми, скороченням внутрішніх міжреберних м’язів, а також м’язів черевної стінки, що призводить до сильнішого випинання діафрагми вбік грудної порожнини. Об’єм зменшується у вертикальному напрямі.

Залежно від того, які м’язи переважають в акті видиху (діафрагма чи міжреберні), розрізняють черевний і грудний типи дихання.

Ефективнішим вважають черевний тип, бо він забезпечує глибшу вентиляцію легень. Тип дихання залежить від статі (у чоловіків переважає черевний), професії, віку.

Звичайно ритм дихальних рухів підтримується імпульсами, які надходять в нервову систему (довгастий мозок) із рецепторів легень і дихальних м’язів. Під час вдиху збуджуються нервові імпульси, які гальмують видих. При активному видиху виникають імпульси, які гальмують вдих.

Отже, видих є рефлексом на подразнення викликане вдихом і навпаки.

На частоту і глибину дихальних рухів впливають різні подразники зовнішнього середовища, що діють на рецептори шкіри, слуху, зору, нюху, смаку. Процес збудження потрапляє в різні ділянки головного мозку, а звідти збудження досягає дихального центру. Від дихального центру через відцентрові нерви збудження йде до дихальних м’язів. Внаслідок цього відбуваються прискорення і посилення, або сповільнення й послаблення дихальних рухів: настає рефлекторна зміна дихання.

Психічні подразники (страх, радість) також впливають на дихальний центр.

Існують і захисні рефлекси (кашель, чхання). Це своєрідно змінені різкі видихи, за допомогою яких видаляються сторонні частинки, що потрапили в дихальні шляхи. Вентиляція легень здійснюється завдяки зміні об’єму грудної клітки та супутній зміні об’єму легень. Під час вдиху об’єм грудної клітки збільшується, а під час видиху – зменшується. У дихальних рухах приймають участь:

1. Дихальні шляхи, які за своїми властивостями здатні злегка розширюватися або звужуватися. Вони створюють потік повітря. До них належать: ніс з його порожнинами, носоглотка, гортань, трахея, бронхи і бронхіоли. До легень відносяться бронхіоли та альвеолярні мішечки, а також артерії, вени і капіляри малого кола кровообігу, які розташовані у паренхімі легеневої тканини. До кістково-м’язових елементів системи дихання відносяться ребра, міжреберні м’язи, діафрагма, допоміжні дихальні м’язи. Носова порожнина вистелена багатою на судини слизовою. Там повітря зігрівається, зволожується і фільтрується. Нюхові рецептори знаходяться у верхніх носових ходах. Носові ходи відкриваються у носоглотку, яка переходить у гортань, за якою слідує трахея. Трахея опускається у грудну клітку і ділиться там на правий та лівий бронх.

Встановлено, що дихальні шляхи від трахеї до альвеол галузяться 23 рази. Перші 16 «поколінь» дихальних шляхів – бронхи і бронхіоли – виконують провідникову функцію. «Покоління» 17-22 – респіраторні бронхіоли та альвеолярні ходи – становлять перехідну (транзиторну) зону, і лише 23-є «покоління» є респіраторною зоною і цілком складається з альвеолярних мішечків з альвеолами.

Загальна площа поперечного пе-рерізу дихальних шляхів по мірі розга-луження збільшується у 4,5 тис. р. Правий бронх зазвичай коротший та ширший лівого.

Еластична легенева тканина, яка здатна розтягуватися. ЇЇ респіраторний відділ представлений альвеолами. У них містяться альвеолоцити трьох видів. Одні з них продукують речовину сурфактант, яка вистилає альвеоли і зменшує їх поверхневий натяг, очищує повітря, що вдихається, зменшує виділення через дихальні шляхи вологи. Загальна площа альвеол досягає 80-90 м², що приблизно в 50 разів перевищує площу тіла людини. . Грудна клітка, яка складається з ребер і хрящів, прикріплених до грудини спереду та до хребта ззаду. Грудна клітка завдяки наявності еластичних зв’язок і м’язів є рухомим органом, тобто ребра і діафрагма можуть підніматися та опускатися. За рахунок великої кількості еластичної тканини легені, маючи здатність до значного розтягнення, пасивно змінюють свою конфігурацію при зміні стану грудної клітки.

3. Дихальні м’язи поділяються на інспіраторні (м’язи вдиху) та експіраторні (м’язи видиху). Інспіраторні м’язи поділяються на основні, які забезпечують дихання у спокої, та допоміжні, що включаються при форсованому диханні, наприклад, у горах, при бронхіальній астмі тощо. До основних інспіраторних м’язів належать діафрагма, зовнішні міжреберні та міжхрящові м’язи, а до допоміжних – великі і малі грудні, драбинчасті, трапецієподібні, грудиноключичнососкові.

Вони включаються у процес дихання при значних збільшеннях об’ємів вентиляції, наприклад, у альпіністів при сходженні в гори на значні висоти, при дихальній недостатності, коли в процес дихання включаються майже всі м’язи тулуба. До експіраторних м’язів належать внутрішні міжреберні м’язи та м’язи живота, що стискають органи черевної порожнини і посилюють підняття діафрагми. Існує два механізми зміни об’єму грудної клітки: підняття та опускання ребер та рух купола діафрагми. У спокійних умовах рух грудної клітки на 80% забезпечує діафрагма. При вдиху купол діафрагми опускається, а зовнішні міжреберні м’язи піднімають ребра. При цьому верхні відділи грудної клітки розширюються у перед-ньозадньому, а нижні у бокових напрямках. Легені також розширюються. У них вхо-дить повітря. Опускання діафрагми на 1 см забезпечує поступлення у легені 200-300 мл повітря. У нормі в легені заходить 500-600 мл повітря. У тренованих спортсменів при глибокому диханні діафрагма може опускатися на 10-12 см.